Estudo exploratório sobre ontologias aplicadas a modelos de sistemas de informação: perspectivas de pesquisa em Ciência da Informação
| Autor | Maurício Barcellos Almeida - Viviane Nogueira Pinto de Oliveira - Kátia Cardoso Coelho |
| Cargo | Professor adjunto da UFMG ? Bolsita da CAPES - Pós Graduação em Ciência da Informação, da Escola de Ciência de Informação, UFMG - Pós Graduação em Ciência da Informação, da Escola de Ciência de Informação, UFMG |
| Páginas | 32-56 |
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Maurício Barcellos Almeida
Professor adjunto da UFMG –
Bolsita da CAPES - Processo no BEX 4071/09-3 mba@eci.ufmg.br
Viviane Nogueira Pinto de Oliveira
Pós Graduação em Ciência da Informação, da Escola de Ciência de Informação, UFMG vivianenpo@yahoo.com.br
Kátia Cardoso Coelho
Pós Graduação em Ciência da Informação, da Escola de Ciência de Informação, UFMG katiaccoelho@gmail.com
Ontologias têm se tornado um assunto de interesse cada vez maior em diversas áreas. Além de suas origens filosóficas, têm sido amplamente utilizadas em campos de pesquisa relacionados ao desenvolvimento de sistemas. No âmbito dos sistemas de informação automatizados, uma ontologia tem duas aplicações principais: pode ser usada como um componente do sistema ou como uma referência, um padrão de comparação para avaliar a representatividade do modelo subjacente ao sistema. O presente artigo explora o segundo tipo de aplicação, discutindo a utilidade das ontologias em processos de modelagem conceitual. Após contextualizar a pesquisa e alguns problemas da modelagem conceitual de sistemas de informação, apresentamse ontologias utilizadas como referência, bem como iniciativas relacionadas. Discutese a pertinência do assunto na Ciência da Informação, interfaces e possibilidades de pesquisa interdisciplinar. Concluise sobre a relevância da formação em Ciência da Informação para abordar questões de modelagem deficiente e de falta de integração entre sistemas. Esperase contribuir para o diálogo entre diferentes áreas, bem como para sugerir novas perspectivas de atuação para profissionais de Ciência da Informação.
Ontologias. Ciência da Informação. Sistemas de informação. Modelos conceituais
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DOI 10.5007/1518-2924.2010v15n30p32
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Ontologia é um assunto originado na Filosofia, ainda nos textos de Aristóteles, no qual se discutem questões metafísicas, a natureza do que existe e como a realidade é estruturada. A pesquisa sobre ontologias não é restrita à Filosofia e Lógica e tem se caracterizado pela interdisciplinaridade, envolvendo áreas tão diversas como a Ciência da Computação, Linguística, Ciência da Informação, entre outras.
O termo ontologia passou a ser utilizado, em Ciência da Computação, na década de 1960, inicialmente na pesquisa de Representação do Conhecimento, subárea da Inteligência Artificial, com o trabalho pioneiro de Mealy1. Nesse contexto, o termo diz respeito a um artefato de software, uma linguagem formal que tem utilizações específicas em arquiteturas de sistemas inteligentes. Nos anos 1980, surgiram as primeiras pesquisas na Engenharia de Software para aplicação de ontologias ao desenvolvimento de sistemas de informação (SI), como as pesquisas de Wand e Weber2. Com esse tipo de abordagem, buscavase melhor entendimento dos processos que ocorrem ao longo da modelagem conceitual. Nos anos 1990, as publicações sobre o assunto demonstravam um crescente interesse de pesquisadores da Ciência da Informação (VICKERY, 1997).
A modelagem conceitual é uma fase do desenvolvimento de SI, que tem por finalidade descrever parte da realidade e representar processos de interesse em um contexto social. Problemas verificados nos SI das instituições modernas, como, por exemplo, a dificuldade de integração, têm origem em atividades de modelagem deficientes, conduzidas de forma adhoc e sem correspondência com o mundo real (SMITH e WELTY, 2001; GUARINO, 1998). Uma alternativa para abordar essa situação é comparar a linguagem utilizada na modelagem a um padrão, a uma ontologia bem fundamentada. Consideramos aqui que ontologias bem fundamentadas são aquelas baseadas em ontologias filosóficas e ontologias de alto nível.
No contexto do presente artigo, entendese por “ontologias filosóficas” as teorias, formais ou não, desenvolvidas por filósofos, em geral estudiosos da metafísica, em suas tentativas de
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explicar a realidade. Além disso, adotase o termo “ontologia de alto nível”3 para designar ontologias compostas por entidades genéricas localizadas em um nível de abstração mais alto em relação às entidades de um domínio em estudo. Através de sua sólida fundamentação na Filosofia, essas ontologias podem auxiliar na solução de problemas de integração entre sistemas, facilitar o processo de comunicação e reduzir o custo da propagação de erros ao corrigilos nas fases iniciais do desenvolvimento (WAND e WEBER, 1993).
O desenvolvimento de SI automatizados, ao contrário do que possa parecer, não privilegia exclusivamente questões da técnica computacional. Tratase de uma atividade constituída por etapas distintas: em algumas prevalece o estudo de processos algorítmicos que vão ordenar as ações dos computadores, em outras a comunicação e a capacidade de abstração humana são essenciais para obter bons resultados, do ponto de vista sistêmico (ALMEIDA e BARBOSA, 2009). Advogase que, no âmbito dessas atividades, existem oportunidades para a pesquisa em Ciência da Informação (CI), pois a formação recebida pelos profissionais dessa área pode contribuir para a solução de problemas na modelagem de SI. Acreditase que existem aí possibilidades pouco exploradas para atuação desses profissionais.
Tornase relevante assim, tanto do ponto de vista da pesquisa quanto sob o ponto de vista prático nas instituições, conhecer as ontologias, suas variações já testadas e os princípios ontológicos subjacentes. Inserindose nesse contexto, o presente artigo explora a pesquisa sobre o uso de ontologias como referência para a criação de modelos, com a finalidade de obter melhorias em SI. Para isso, contextualizase o uso das ontologias em SI, descrevemse as principais ontologias utilizadas em modelagem conceitual e apresentamse as iniciativas de pesquisa relacionadas. Esperase contribuir para o diálogo e o intercâmbio entre diferentes áreas de pesquisa.
O restante do presente artigo está organizado conforme segue. A Seção 2 apresenta um breve histórico dos modelos em SI, desde os primeiros modelos de dados até os modelos baseados em ontologias. A Seção 3 discorre sobre as principais ontologias utilizadas como referência na criação de modelos, descrevendo ontologias filosóficas e suas variações, bem como ontologias de alto nível; enquanto a Seção 4 apresenta iniciativas relacionadas. A Seção 5 discute perspectivas de pesquisa sobre o assunto no âmbito da CI e sugere contribuições. Finalmente, a Seção 6 conclui sobre os benefícios da participação de profissionais da CI no
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desenvolvimento de SI, além de citar exemplos de pesquisa em andamento no âmbito de programa de pósgraduação em CI.
Modelos são representações simplificadas da realidade que se quer compreender. O mundo é complexo e modelos são produzidos para que a compreensão humana possa apreendê-lo em partes, visto que não consegue abrangê-lo em sua totalidade. Em função disso, os modelos são entidades importantes em pesquisa e integram as raízes do método cientifico (ALMEIDA e BARBOSA, 2009). Segundo Frigg e Hartmann (2006), uma das formas de classificar modelos é considerar o aspecto semântico, o qual diz respeito às funções de representação. Nesse sentido, os modelos podem ser modelos de fenômenos, modelos teóricos ou modelos de dados. Os modelos de dados proliferam nas organizações como forma de representar o que deve ser codificado por SI.
Os SI têm papel relevante na consolidação de novas práticas administrativas, uma vez que objetivam atender às necessidades dos funcionários e colaboradores de uma instituição. A atividade de desenvolver SI envolve a criação de modelos para representar atividades que têm lugar na organização. Um modelo de dados organizacional é “uma representação explícita da estrutura, atividades, processos, fluxos, recursos, pessoas, comportamento, metas e limitações de uma organização” 4 (GANDON, 2002, p.42).
Na atividade de desenvolvimento de SI, a etapa em que são criados modelos, com vistas ao entendimento humano, é conhecida como modelagem conceitual. Os modelos conceituais são obtidos a partir de abstrações de aspectos da realidade, na perspectiva de uma pessoa ou grupo de pessoas (ALMEIDA e BARBOSA, 2009). As abstrações são formas de especificar as entidades e as relações entre as entidades em um domínio do conhecimento de interesse para o sistema em construção.
O restante da presente seção discorre sobre modelos para SI, descrevendo a evolução dos modelos de dados até os modelos conceituais e, finalmente, os modelos baseados em ontologias.
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A modelagem conceitual de SI, como hoje conhecida, é resultado de pesquisa produzida nos últimos 50 anos. As primeiras iniciativas para especificação de modelos de dados datam do final dos anos 1950 (YOUNG e KENT, 1958; BOSAK et al., 1962). Em tais iniciativas, a criação de modelos privilegiava as necessidades ditadas por estruturas de dados computacionais.
Nos anos de 1960, a pesquisa em bancos de dados deu origem a três tipos principais de modelos de dados: o modelo hierárquico, o modelo em rede e o modelo relacional. Esses modelos são conhecidos como modelos lógicos, porque não fazem referência a aspectos físicos (codificação). Entretanto, os modelos lógicos têm concepções que limitam sua utilização em modelagem conceitual. Por exemplo, no modelo relacional (CODD, 1970), o conceito relação é usado para representar tanto entidades quanto relacionamentos entre entidades (PECKHMAN e MARYANSKI, 1988). Esse fato gera dificuldades de entendimento e induz a erros de modelagem.
Nos anos de 1970, no âmbito das pesquisas do comitê ANSI/X3/SPARC5 para a...
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